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Departamento de Ingeniería Eléctrica



PROYECTO FIN DE CARRERA
I.T.I. Electricidad



EFICIENCIA ENERGÉTICA
EN EL SECTOR INDUSTRIAL




AUTOR: Diego Sevilleja Aceituno
TUTOR: Fernando Soto Martos


Leganés, 21 de diciembre de 2011 PFC: Eficiencia Energética en el sector industria Autor: Diego Sevilleja Aceituno

ÍNDICE
Pág.
1. Introducción……………………………………………………………………....3

1.1. Resumen……………………………………………………………….......3
1.2. Objetivo………………………………………………………………........3
1.3. Motivación personal……………………………………………………….4
1.4. Estructura del PFC…………………………………………………………4

2. Definiciones y conceptos de ahorro y eficiencia energética………….………...5

2.1. Eficiencia energética...……………………………..……………………...5
2.2. Ahorro energético……………………………………………………….....7
2.3. Indicadores energéticos. Intensidad energética……….……………….......7
2.4. Demanda energética…………….…………………………………..…..…9
2.5. Auditoria energética………………………………………………...........10
2.6. Otros conceptos relevantes………………………………………….……11
2.7. Unidades de energía………………………………..…………………….17

3. La energía…………………………………………………...………….…...…..18

3.1. Contexto energético internacional……………………….…………..…..19
3.2. Contexto energético español…………………………………..……...…23

4. Los sectores de la economía. El sector industrial……………………………..25

4.1. Ámbito de aplicación de la eficiencia energética en la industria…..…....30
4.2. Agrupaciones de Actividad del sector industrial………………………...31
4.2.1. Alimentación, bebidas y tabaco…………………………..…………32
4.2.2. Textil, cuero y calzado………………………………………..…..…34
4.2.3. Madera, corcho y muebles…………………..…………………..…..35
4.2.4. Pasta, papel e impresión………………………...………………..….36
4.2.5. Química………………………………………………………..…….38
4.2.6. Minerales no metálicos…………………………………………..….39
4.2.7. Metalurgia y productos metálicos………………………………..….41
4.2.8. Maquinaria y equipo mecánico…………………………………...…43
4.2.9. Equipos eléctricos, electrónicos y ópticos…………………….….....44
4.2.10. Resto de la industria manufacturera…………………………………45

5. ODYSSEE-MURE…………………………………………………………..…..46

5.1. Objetivos…………………………………………………………...……46
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PFC: Eficiencia Energética en el sector industria Autor: Diego Sevilleja Aceituno

Pág.
5.2. Resultados esperados………………………………………………….….47
5.3. Metodología ODEX…………………………………………………......47
5.3.1. Definición general…………………………………………………...49
5.3.2. Ahorro de energía…………………………………………………...49
5.3.3. Elección del sistema de ponderación…………………………….....50
5.3.4. Sistema de ponderación en ODEX……………………….................51
5.3.5. Año base para el cálculo ODEX: 1990 contra t-1…………………...51
5.3.6. Cálculo de ODEX como un promedio de 3 años movidos………….52
5.3.7. Casos de subsectores no considerados en ODEX…………...............52

6. Análisis estadístico. ……………………………..……………………………...53

6.1. Energía primaria…………………………………………………………54
6.2. Energía final…………………………………………………………......57
6.3. Industria………………………………………………………………….60
6.3.1. Evolución energética del sector industrial…………………………..61
6.3.2. Evolución energética de las distintas agrupaciones de actividad……64
6.3.3. Consumos unitarios…..……………………………………………...68
6.4. Índice ODEX…………………………………………………………….74

7. Plan de Acción de Ahorro y Eficiencia Energética 2011-2020…………….…77

7.1. Necesidad de un Plan de Acción……………………………………..….78
7.2. Objetivos generales…………………………………………………...…78
7.3. Medidas especificas en la Industria………………………………….…..79

8. Nueva Directiva Europea…………………………………………………........80

8.1. Motivación y objetivos de la propuesta…………………………………..81
8.2. Disposiciones en vigor…………………………………………………..82
8.3. Coherencia con otras políticas y objetivos de la Unión Europea………..82

9. Presupuesto………………………………………………………………….…..84

10. Conclusiones……………………………………………………………………85

11. Referencias bibliográficas……………………………………………………..88

A. Índice de gráficos……….……………...………………………………………...91
B. Índice de tablas…………………………………………………………………...92


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PFC: Eficiencia Energética en el sector industria Autor: Diego Sevilleja Aceituno

1. Introducción

1.1. Resumen.
El presente proyecto tiene por objeto analizar la evolución de la eficiencia energética
del sector industrial.
Se aborda el tema mediante un método top-down, analizando desde un nivel
macroeconómico, pasando por el sector industrial en su conjunto y finalmente para las
Agrupaciones de Actividad del sector industrial más intensivas en energía.
En el capítulo 2, se establecen los principales conceptos y definiciones clave para
entender todo lo relacionado con la eficiencia y el ahorro energético. Se hace especial
hincapié en los más importantes, como son la eficiencia energética, el ahorro energético,
los indicadores energéticos, etc.
El capitulo 3 es un capitulo introductorio, en el que se contextualiza el estado energético
en el que nos encontramos y las previsiones futuras.
En el capítulo 4 trata, en primera instancia, la división en sectores de nuestra economía.
Se analiza superficialmente cada sector con el fin de tener una idea de la estructura de
cada uno de ellos. Posteriormente, y siguiendo la división que realiza el Instituto de
Ahorro y Diversificación de la energía (IDAE) de la industria española, se analizan las
diferentes Agrupaciones de Actividad que conforma el sector industrial. Se destacan los
datos referidos a producción industrial, valor añadido y consumo energético de cada
agrupación.
El capitulo 5 se centra en el proyecto ODYSSEE-MURE y los indicadores energéticos
que dispone en su base de datos. Sirven de gran utilidad, especialmente los índices de
eficiencia energética ODEX.
El capitulo 6 es el más importante de la memoria. Se analiza, con los datos recogidos en
las diferentes fuentes de información (EUROSTAT, MITYC, IDAE…), los diferentes
indicadores energéticos de los que se dispone, para poder evaluar correctamente el
comportamiento de la eficiencia energética en nuestro país y establecer una comparativa
a nivel internacional. Todas las datos y cálculo de intensidad energéticas están recogidos
en la aplicación EXCEL, anexa a esta memoria.
En los capítulos 7 y 8 se resume las nuevas medidas adoptadas en materia de eficiencia
energética por la Comisión Europea (EC) y el IDAE en colaboración con el Ministerio de
Industria, Turismo y Comercio (MITYC).
Para finalizar se expone el presupuesto del proyecto y unas conclusiones, tanto a nivel
técnico, como personal.
1.2. Objetivo.
El objetivo principal de este Proyecto Fin de Carrera es el análisis, mediante indicadores
energéticos, de la evolución de la eficiencia energética en la industria y sus diferentes
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PFC: Eficiencia Energética en el sector industria Autor: Diego Sevilleja Aceituno

Agrupaciones de Actividad, estableciendo una comparativa de España a nivel
internacional, para ver en qué situación nos encontramos respecto a países con un mismo
nivel de bienestar. Para realizar estas comparativas, ha sido precisa la lectura de distintas
publicaciones y estadísticas relacionadas, así como la familiarización con las bases de
datos de la Oficina Estadística de la Unión Europea (Eurostat), el Ministerio de Industria,
Turismo y Comercio (MITYC) y el Instituto para la Diversificación y Ahorro de la
energía (IDAE).
Como objetivos secundarios se encuentran:
∙ Describir lo relacionado con la Eficiencia Energética
∙ Contextualizar la situación energética en la que nos encontramos
∙ Conocer los documentos aprobados recientemente, tanto a nivel español como a
nivel europeo, sobre la eficiencia energética.
1.3. Motivación personal.
En estos años en la universidad, he ido adquiriendo los conocimientos técnicos necesarios
para ser un futuro ingeniero técnico. Cuando estaba pensando que podía realizar como
proyecto fin de carrera, se me presento la oportunidad de hacerlo sobre la eficiencia
energética y me pareció muy atractivo el tema, sobre todo en estos momentos de crisis
que vivimos y los peligros que nos acechan con el cambio climático.
Lo primero que me pregunte fue, ¿existe la suficiente concienciación sobre el cambio
climático en nuestra sociedad?, ¿Qué es lo que puedo yo aportar?
La industria consume el 30% de energía total y tiene una gran responsabilidad en las
emisiones de CO2 que se generan en la Tierra. Se trata por tanto de un sector estratégico
para afrontar las medidas y políticas necesarias de eficiencia energética. Pienso y siento,
que nosotros como estudiantes y futuros técnicos, podemos aportar algo, para abordar
este problema.
Actualmente, se están llevando a cabo diferentes Planes de Acción en cada país de la
Unión Europea, unidos a la Directiva sobre Eficiencia Energética aprobada por la
Comisión Europea. Están encaminados a la toma de medidas en los diferentes sectores,
para obtener una reducción del consumo energético y de las emisiones de CO2, pero sin
la concienciación social no será nada suficiente.
1.4. Estructura del PFC.
La estructura de la memoria es la siguiente:
∙ Definiciones e introducción al problema energético.
∙ Análisis de los sectores de la economía y de la industria en particular.
∙ Análisis estadístico a nivel macroeconómico e industrial.
∙ Análisis de los documentos aprobados en materia de eficiencia energética: Plan de
Acción 2011-2020 y nueva Directiva Europea sobre Eficiencia Energética.
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PFC: Eficiencia Energética en el sector industria Autor: Diego Sevilleja Aceituno

2. Definiciones y conceptos de ahorro y eficiencia energética.

2.1. Eficiencia energética.
Cada día se consumen grandes cantidades de energía en todos los ámbitos de la sociedad.
Si seguimos gastando tanta energía como hasta ahora, la demanda energética mundial
alcanzará niveles ilimitados, seguirán aumentando los niveles de emisión de CO y esto 2
tendrá un gran impacto medioambiental. [1]
El aumento de la población mundial llevará ligado un aumento del consumo y esto
agotará los recursos energéticos afectando también a nuestro clima. Si no cambiamos
nada, no seremos capaces de vivir cómodamente, de desplazarnos y transportar nuestras
mercancías, sin proteger nuestro clima no podremos sobrevivir. ¿De dónde vamos a
obtener la energía que necesitamos?
Eficiencia energética, necesitamos obtener más con menos. En la industria, en movilidad
y en la vivienda, en todas estas áreas la eficiencia energética puede ayudarnos a proteger
nuestro clima y es donde más beneficios obtendremos usando la energía de forma más
eficiente.

“La eficiencia energética es la obtención de los mismos bienes y servicios energéticos,
pero con mucha menos energía, con la misma o mayor calidad de vida, con menos
contaminación, a un precio inferior al actual, alargando la vida de los recursos y con
menos conflicto.”
AEDENAT et al. (1998) [2]

Con unas políticas energéticas adecuadas, se podrán fijar como objetivos: asegurar el
suministro energético necesario para cubrir los requerimientos de los usuarios mediante la
diversificación de fuentes y la utilización de tecnologías limpias que garanticen la
sostenibilidad, tanto medioambiental como económica. Las componentes fundamentales
de todas ellas, es la eficiencia energética, junto con el impulso a las energías renovables y
el ahorro de energía.
En la industria: optimizando nuestros procesos industriales, aprovechando mejor el
reciclaje de materiales y materias primas, implementando nuevas tecnologías, reciclando
los residuos industriales y productos derivados.
En el transporte: podemos utilizar la energía de forma más eficiente optimizando
nuestros vehículos, usando plásticos ligeros en vez de piezas metálicas pesadas,
optimizando motores y combustibles para aumentar las prestaciones, mejorando la
aerodinámica podemos reducir el consumo de energía a la hora de dar potencia a nuestros
vehículos.
En las viviendas: la energía que utilizamos para calentar y enfriar nuestras casas muchas
veces se pierde rápidamente, es por ello que podemos solucionarlo optimizando el
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PFC: Eficiencia Energética en el sector industria Autor: Diego Sevilleja Aceituno

aislamiento de nuestras casas, instalando aislamientos térmicos, o con ventanas
isotérmicas podemos bajar el consumo energético en el hogar.
“La eficiencia energética es nuestra fuente de energía más importante del futuro”
Francisca Silva, Ingeniero Civil Industrial del programa Ingeniería Eficiente. [3]
La combinación de una mejora de la eficiencia energética en estos sectores supondría un
gran impacto sobre nuestro consumo de energía y las emisiones de CO2.
En el sector industrial a lo largo de la historia se han producido avances en muchos
ámbitos, uno de ellos es por ejemplo la introducción de la cogeneración.

La cogeneración, un sistema altamente eficiente, es una tecnología mediante la cual se obtiene
simultáneamente energía eléctrica y energía térmica aprovechando el calor residual, partiendo de un único
combustible, siendo el más utilizado el gas natural. La ventaja es que tiene una mayor eficiencia energética,
debido a que se puede aprovechar tanto el calor como la energía eléctrica en un mismo proceso. Con la
cogeneración se aprovecha la energía térmica que se disiparía a la atmosfera y evita tener que volver a
generar esta energía con una caldera. Esta energía térmica útil se puede utilizar para calentar agua y darla
diferentes usos como pueden ser el agua caliente sanitaria (ACS) o la calefacción. Además se evita los
problemas que pueda generar el calor no aprovechado. Tiene un valor importante el uso de esta tecnología
ya que contribuye directamente a tres pilares fundamentales como son el cambio climático, la seguridad de
suministro de energía y la competitividad entre empresas. [4]

Los grandes beneficios que se destacan de la eficiencia energética en la nueva Directiva
Europea sobre eficiencia energética [5] son:
- Competitividad
∙ Reducción de la factura energética de la Unión Europea en 200 000 millones de €
anuales en 2020.
∙ Creación de hasta 2 millones de puestos de trabajo de aquí a 2020.
∙ Impulso al I+D y a la internacionalización de la industria europea.
- Seguridad de suministro
∙ Reducción de la dependencia energética.
∙ Reducción de inversiones en infraestructuras.
∙ Mejora de la balanza comercial.
- Sostenibilidad
∙ Reducción de las emisiones de gases de efecto invernadero.
∙ Limitación del daño al medioambiente.


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PFC: Eficiencia Energética en el sector industria Autor: Diego Sevilleja Aceituno

2.2. Ahorro energético.
El ahorro energético es la reducción del consumo de energía mediante la minoración del
servicio o utilidad proporcionada, sin alterar la eficiencia energética. [6]
Un ejemplo de ahorro energético en el sector industrial sería la utilización de variadores
de velocidad en los procesos productivos. Cuando un equipo es accionado mediante un
variador de velocidad, utiliza menos energía eléctrica que si el equipo fuera activado a
una velocidad constante, ya que no utiliza más energía de la necesaria. Se puede regular
la velocidad en función de las necesidades. Cintas transportadoras, bombas y
compresores son ejemplos de ello.
2.3. Indicadores energéticos. Intensidad energética.
Los indicadores energéticos son ratios técnico-económicos, usados a niveles finales de
consumo de energía, que relacionan el consumo de energía con un indicador de
actividad físico. [4]
Se puede realizar un análisis de los impactos producidos sobre el sistema energético por
las medidas políticas y las estrategias puestas en marcha. Esto se hace comparando los
valores actuales de la eficiencia energética con los datos de años anteriores y analizando
cuáles son las tendencias a largo plazo. La eficiencia varía mucho dependiendo del
escenario, esto se debe principalmente al tipo de tecnología empleada y al impacto de
otros factores, como la calidad de combustible, las condiciones climatológicas, etc.
Es por ello que se requiere disponer de indicadores, diseñados para seguir los cambios de
la eficiencia energética, basados en datos estadísticos fiables sobre balances energéticos,
y recogidos y analizados con una misma metodología para que sea posible realizar
comparaciones con otros países.
Se utiliza conjuntamente con la intensidad energética para describir la relación entre la
energía utilizada y el servicio producido. La intensidad se utiliza para medir y evaluar la
eficiencia aunque son inversamente proporcionales: cuanta menos energía se utiliza para
un servicio, mayor será la eficiencia, por lo que la disminución de la intensidad
energética implica mayor eficiencia. A la hora de medir las variaciones a lo largo del
tiempo del uso de la energía, hay que tener en cuenta no solo la eficiencia, sino otros
efectos que influyen en los consumos como son el clima, los cambios de actividad del
sector, etc.
Los indicadores de eficiencia energética se pueden clasificar en económicos y técnico-
económicos.
Los indicadores económicos miden la relación entre el consumo de energía respecto a
una variable de actividad económica, como el Producto Interior Bruto (PIB), valor
añadido, etc. y tienen un alto nivel de agregación. Esto quiere decir, que se utilizan
contando la totalidad de una economía o sector, a ese nivel no es posible presentar la
actividad utilizando indicadores técnicos o físicos.
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PFC: Eficiencia Energética en el sector industria Autor: Diego Sevilleja Aceituno

Se expresan como intensidades energéticas y se definen como la relación entre el
consumo de energía, primaria o final, medido en unidades de energía y el indicador de
actividad económica medido en unidades monetarias. Para poder hacer comparaciones
entre países con diferentes economías se suelen convertir los precios a la misma moneda
en un año determinado. Un ejemplo de estos indicadores para el sector industrial, es el
del consumo de energía por valor agregado de los bienes producidos para todas las ramas
industriales (Minería y Extracción, Alimentos, Bebidas y Tabaco, Papel y Productos de
Papel; Productos Químicos, Otros Productos no Metálicos, Metales básicos, y Otras
industrias).
Por ejemplo: la intensidad de la industria en el año 2008 según datos de IDAE es 0.114
ktoe/M€ convertido a paridades de poder adquisitivo (apartado 2.6) para el año 2000 [7]
Los indicadores técnico-económicos miden la relación existente entre los consumos
energéticos respecto a indicadores de actividad medidos en términos físicos, como
toneladas de acero producido, kilómetros recorridos, etc.
Se pueden calcular en niveles desagregados por sub-sector o por uso final y se denominan
consumos por la unidad de actividad correspondiente. Estos índices técnico-económicos
se llaman consumo unitario y permiten tener una base de partida para la comparación con
otras empresas del sector. El control de estos indicadores de consumo de energía permite
conocer el nivel de eficiencia de operación.
A continuación, un ejemplo de los indicadores energéticos técnico-económicos en el
sector minero: [8]
Indicadores energéticos globales por unidad minera:
∙ Consumo total de energía tep/ 1000 TMS mt
∙ Consumo de energía eléctrica kWh/ TMS mt
∙ Consumo de combustible tep/ 1000 TMS mt
∙ Consumo de energía en campamentos kWh/ trabajador
1 tep= 11629.5 kWh
1 Galón= 39.6 kWh
Indicadores energéticos por áreas:
-Mina:
∙ Consumo total de energía tep/ 1000 TMS mt
∙ Consumo de energía eléctrica kWh/ TMS mt
∙ Consumo de combustible tep/ 1000 TMS mt
-Planta concentradora:
∙ Consumo total de energía tep/ 1000 TMS mt
∙ Consumo de energía eléctrica kWh/ TMS mt
∙ Consumo de combustible tep/ 1000 TMS mt
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PFC: Eficiencia Energética en el sector industria Autor: Diego Sevilleja Aceituno

Para una mejor comparación del rendimiento de la eficiencia energética entre países,
algunos indicadores se ajustan a una estructura de referencia, ya que cada país tiene sus
propias variables técnico-económicas. Sin embargo, aún si se mejora la comparación, no
pueden tomarse en cuenta todas las diferencias estructurales de cada país. Climas
diferentes, métodos de trabajo, etc.
Para permitir una comparación significativa de la eficiencia energética entre países, es
necesario que estos indicadores se basen en definiciones comunes; en particular, es
necesario que la definición de consumo energético sea la misma para todos los países. Es
por esto que se han desarrollado metodologías para la recopilación y análisis de los datos,
entre las diferentes agencias nacionales de cada país. [9]
2.4. Demanda energética.
La demanda energética es la cantidad de energía, primaria o final, consumida en un
país o región.
En el caso de la energía primaria se compone de la suma de los consumos de las fuentes
primarias (petróleo, carbón, gas natural, energía nuclear, renovables…), mientras que en
el caso de la energía final se trata de la suma de las energías consumidas en los diferentes
sectores de la economía (transporte, industria, servicios…).
La gestión de la demanda energética es uno de los aspectos fundamentales de la política
energética de un país. Red Eléctrica Española [10] se encarga de ello en nuestro país. En
su página web se pueden encontrar los gráficos peninsulares de la demanda energética
(contiene datos en tiempo real y estimaciones futuras de la demanda) y también los
balances energéticos, mensuales o anuales, del consumo de energía primaria o final.
Es importante la reducción de la demanda energética ya que hace que los países puedan
avanzar hacia los objetivos de reducción del impacto ambiental, reducir sus costes de
aprovisionamiento de energía, y se produzca un crecimiento de la seguridad energética,
de la forma más económica posible, reduciendo el gasto. [5]
En el caso de España, esta reducción de la demanda energética es considerada como la
clave para alcanzar los acuerdos internacionales en materia de reducción de emisiones de
CO2. [4] El sector energético es uno de los principales responsables de estas emisiones,
la reducción del consumo energético será esencial para lograr los objetivos propuestos.
∙ La reducción de la demanda energética puede conseguirse de dos maneras:
1) Reduciendo las actividades consumidoras de energía.
2) Aumentando la eficiencia en el uso de la energía
Este segundo caso es el que se suele considerar más deseable por los gobiernos, ya que no
tiene connotaciones negativas, no viéndose reducidos el bienestar de los ciudadanos o la
actividad económica. [4] En cambio puede tener el problema de que las ganancias de
eficiencia se queden simplemente en mejoras relativas, sin llegar a una reducción en
términos absolutos de la demanda. Un ejemplo de mejoras relativas se da en el sector
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